机械设计基础课程设计.doc

机械设计课程设计说明书 院 系： 矿业工程学院 班 级： 采矿12-6班 学 号： 01120176 姓 名： 许春宝 指导老师： 刘后广 34 / 36目录第一章设计任务书31、传动方案图：32、设计条件：33、设计工作量：3第二章 电动机的选择31、电动机类型的选择32、电动机功率选择：33、确定电动机转速：44、确定电动机型号：4第三章 传动方案的拟定41、总传动比42、分配各级传动比43、运动参数及动力参数计算44、齿轮传动的设计计算5第四章 轴的设计计算7 1、输入轴的计算.72、输出轴的计算11第五章 键的选择与强度验算15 1、输入轴上键的选择及校核152、输出轴上键选择及校核16第六章 滚动轴承的选择及联轴器的选择17 1、滚动轴承的选择172、联轴器的选择18第七章 减速器润滑与密封18第八章、减速器附件选择19 1、轴承端盖 .192、通气器193、窥视孔204、油标205、放油孔及放油螺塞206、定位销217、启盖螺钉218、地脚螺栓219、箱体设计21第九章 课程设计感想22第十章 参考文献22第一章 设计任务书 计算依据及过程计算结果设计课题: 带式输送机传动装置设计。设计条件： 1）机器功用 由输送带运送物料 如砂石、砖、煤炭等； 2）工作情况 单向运输，在和轻度振动，环境温度不超过40； 3）运动要求 输送带运送速度误差不超过7%； 4）使用寿命 使用时间10年，每年350天，每天16小时； 5）生产厂型 中小型机械制造厂； 6）生产批量 单件小批量生产。原始数据：运输带运输拉力（N）8000运输带工作速度V（m/s）1.4卷筒直径（mm）250第二章 电动机的选择计算依据及过程计算结果1、电动机的选择工作机的功率（kW）总效率 ：Error! Reference source not found.由设计手册得， ： V带传动效率 0.96 ： 滚动轴承效率 0.99（球轴承） ： 齿轮传动效率 0.97 （8级精度一般齿轮传动） ： 联轴器传动效率 0.96（弹性联轴器） ：卷筒传动效率 0.96（传统滚筒） 工作机所需电动机功率3）确定电动机转速工作机卷筒轴的转速为：通过查表，取圆柱齿轮传动单级减速器传动比范围，取V带传动比，则总传动比范围为。故电动机转速的可选范围为，则在这一范围的同步转速有、和。电动机型号额定功率/kw满载转速/(r/min)Y200L-8157301.8 2.0 Y180L-6159701.8 2.0 Y160L-4151460 2.2 2.2 根据容量和转速，由有关手册查出有三种适用的电动机型号：因此有三种传动比方案：通过综合考虑电动机和传动装置尺寸、重量、价格和带传动、减速器的传动比，可见第2方案比较适合，则选Y180L-6。第三章 传动方案的拟定计算依据及过程计算结果1）总传动比的确定由已知数据可知： 由上数据可得总传动比：（2）分配各级传动比查阅资料可知，单级减速器i=36合理，故可取齿轮i齿轮=4则有 ，可得： （3）计算各轴转速电动机轴 ： V带轮轴 ： 大齿轮轴 ：卷 筒 轴 : （4）计算各轴的功率电动机轴 ： V带轮轴 ： 大齿轮轴 ： 卷 筒 轴 : p4=FV=8*1.4=11.2KW（5）计算各轴转矩电动机轴 ： V带轮轴 ： 大齿轮轴 ： 卷 筒 轴 : （6）传动装置运动、动力参数汇总表 传动装置运动、动力参数计算轴号参数电动机轴V带轮轴大齿轮轴卷筒轴转速n r/min1000428.03107.01107.01输入功率P /kw13.3212.7912.2811.2输入转矩T /Nm127.21285.361095.92999.53 第四章 选择齿轮材料及精度等级计算依据及过程计算结果考虑减速器传递功率不大，所以采用软齿面，小齿轮齿根较薄，弯曲强度较低，且受载次数较多，故在选择材料和热处理时，一般使小齿轮齿面硬度比大齿轮高2050HBs。材料热处理方式硬度/HBs接触疲劳极限Hlim/MPa弯曲疲劳极限FE/MPa小齿轮45调质217286350400280340大齿轮45正火197286550620410480按上表取小齿轮硬度为260HBs，接触疲劳极限弯曲疲劳极限；大齿轮硬度为220HBs，接触疲劳极限，弯曲疲劳极限按一般可靠度取最小安全系数，计算许用应力： 得：小齿轮；大齿轮；（1） 按齿面接触强度设计设齿轮按8级精度制造。取载荷系数1.3，齿宽系数，小齿轮上的转矩，取,齿数取，则。故实际传动比I=9.3548，模数m=119.01/9.35=12.73齿宽，b值应加以圆整，作为大齿轮的齿宽b2，而使小齿轮的齿宽，取，按标准模数系列取，实际，中心距：齿顶高：齿根高：全齿高：齿顶圆： 齿根圆： （2）齿根弯曲疲劳强度校核计算齿形系数，（3）齿轮的圆周速度，对照“齿轮传动精度等级的选择与应用表”，可知选用8级精度是合宜的。第五章 轴的设计计算计算依据及过程计算结果1、输入轴的计算已知输入轴传递的功率，转速，小齿轮的齿宽,齿数z1=31，模数，压力角，载荷平稳1)初步估算轴的直径按照“轴的常用材料及其主要力学性能表”进行选择，选取45号钢为轴的材料，调质处理。由，查“常用材料的值和C值表”知45号钢C值范围为118107，取C=115，计算后得，取（考虑有键槽，将直径增大5%）。轴的结构设计：右轴承从轴的右端装入，靠轴肩定位。齿轮和左轴承从轴的左端装入，齿轮右侧端面靠轴肩定位，齿轮和左轴承之间用定位套筒使左轴承右端面得以定位，左右轴承均采用轴承端盖，齿轮采用普通平键得到圆周固定。 1、确定轴的各段直径 轴结构示意图段根据圆为使便于装拆轴承内圈且符合标准轴承内径。查（GB/T276-94）暂选滚动轴承型号6308，=40mm,其宽度2轴段安装轴承端盖，按照轴肩原则，取；3轴段安装轴承及挡油圈，为减少装配轴承处的精加工面长度设置轴肩，其中为轴承内径大根据机械设计基础课程设计表10-35：取深沟球轴承6308，轴承宽Error! Reference source not found.；轴两端装轴承处轴径相等，则7段取；4轴段安装齿轮，齿轮内径，取定位轴肩，取；6、7之间有砂轮越程槽，取Error! Reference source not found.。3、确定轴的各段长度结合绘图后确定各轴段长度如下：1轴段的长度取（根据链轮结构及尺寸）；2轴段总长度（根据外装式轴承端盖的结构尺寸，起厚度，还有箱体的厚度取10mm）；3轴段 (轴承的宽与套筒的长度和)；4轴段（因为齿轮的齿宽为95mm，轴段的长度应比零件的轮毂短2-3mm）；5、6、7轴段长度；则轴的全长为l=310mm。 2、按弯矩复合强度计算已知：转矩小齿轮分度圆直径圆周力径向力法向力 两轴承间距离为187mm,因为该轴两轴承对称，所以：La=Lb=93.5mm垂直面内的轴承支反力： 水平面内的轴承支反力： 由两边对称，知截面C的弯矩也对称。截面C在垂直面弯矩为 (3)绘制水平面弯矩图如下：截面C在水平面上弯矩为： (4)绘制合弯矩图如上 (5)绘制扭矩图如上转矩： (6)当量弯矩计算转矩产生的扭转力按脉动循环变化，取=0.6，截面C处的当量弯矩： (7)校核危险截面C的强度 判定危险截面为第一段轴的中心面，轴的材料选用45钢，调质处理，查机械设计基础表14-1得，表14-3查得则：该轴强度足够。 3、输出轴的计算已知输出轴传递的功率，转速，大齿轮的齿宽,齿数，模数，压力角，载荷平稳。1)初步估算轴的直径按照“轴的常用材料及其主要力学性能表”进行选择，选取45号钢为轴的材料，正火处理。由，查“常用材料的值和C值表”知45号钢C值范围为118107，取C=115，计算后得，取（考虑有键槽，将直径增大5%）。轴的结构设计（1）确定轴的结构方案右轴承从轴的右端装入，靠轴肩定位。齿轮和左轴承从轴的左端装入，齿轮右侧端面靠轴肩定位，齿轮和左轴承之间用定位套筒使左轴承右端面得以定位，左右轴承均采用轴承端盖，齿轮采用普通平键得到圆周固定。 （2）确定轴的各段直径轴结构示意图由图中个零件配合尺寸关系知；， ， Error! Reference source not found.。 （3）确定轴的各段长度结合绘图后确定各轴段长度如下：1轴段的长度取（根据联轴器结构及尺寸）；2轴段总长度（根据外装式轴承端盖的结构尺寸，其厚度，还有箱体的厚度取10mm）；3轴段(轴承的宽与套筒的长度和)；4轴段（因为齿轮的齿宽为90mm，轴段的长度应比零件的轮毂短2-3mm）；5、6、7轴段长度（考虑到轴承的宽度及砂轮越程槽的宽度）；则轴的全长为。3）按弯矩复合强度计算已知：转矩： 大齿轮分度圆直径圆周力 径向力法向力 两轴承间距离为202mm,因为该轴两轴承对称，所以： LA=LB=101mm垂直面上支撑反力及弯矩： 水平面上支撑反力及弯矩： 合成弯矩：危险截面为齿轮中心截面取，则 4)校核危险截面C的强度 计算危险截面处轴的直径：轴的材料选用45钢，正火处理。查机械设计基础表得，通过表查得，则考虑键槽对轴的削弱,将值加大,故，因该处选择轴的直径为，强度满足要求。 第五章 键的选择与强度验算计算依据及过程计算结果1、输入轴上键的选择和校核（1）最小直径处：1）选择键型：齿轮与轴周向固定采用静联接，为了便于安装固定，选择普通B型平键。2)确定键的尺寸：该轴上最小直径为，轴长，按（）查得，用于此处连接的键的尺寸3)强度校核：轴所受转矩，键连接的挤压强度，强度满足要求。该键标记为：键 。 (2)齿轮处 键1）选择键型：该键为静联接，为了便于安装固定，选择普通B型平键。2）确定键的尺寸：该轴上最小直径为，轴长，按（，）查得，用于此处连接的键的尺寸为，3）强度校核：键连接的挤压强度（根据机械设计基础：表10-10）， 强度满足要求。该键标记为：键 。 键2、输出轴上键选择及校核（1）最小直径处1）选择键型：齿轮与轴周向固定采用静联接，为了便于安装固定，选择普通B型平键。2)确定键的尺寸：该轴上最小直径为，轴长，按（，）查得，用于此处连接的键的尺寸为，3)强度校核：轴所受转矩，键连接的挤压强度（根据机械设计基础：表10-10）， 强度满足要求。该键标记为：键 （2）齿轮处：1）选择键型：该键为静联接，为了便于安装固定，选择普通B型平键。2）确定键的尺寸：该轴上最小直径为，轴长，按（，）查得，用于此处连接的键的尺寸为，3）强度校核：键连接的挤压强度， 强度满足要求。该键标记为：键第六章 滚动轴承的选择及联轴器的选择计算依据及过程计算结果1、滚动轴承的选择根据设计条件，轴承预计寿命： 10*350*16=56000小时（1）计算输入轴承对于输入轴的轴承选择，首先考虑深沟球轴承。初选用6308型深沟球轴承，其内径为40mm,外径为90mm，宽度为23m，极限转速（脂）：7000r/min；极限转速（油）：8500r/min。因轴承工作温度不高、载荷平稳，查机械设计基础书上表16-8及表16-9得：取；由于轴向力的影响可以忽略不计，即，取X=1，Y=0.则当量动载荷，转速n1=428.03r/min，H=56000小时，。所需的径向基本动载荷值：Cr=188458.38N17487.5N故选用6308型深沟球轴承符合要求。（2）、计算输出轴承对于输出轴的轴承选择，考虑深沟球轴承，初选6214型深沟球轴承，其内径为70mm，外径为110mm，宽度为20mm，极限转速（脂）：5600r/min；极限转速（油）：7000r/min。因轴承工作温度不高、载荷平稳，查机械设计基础书上表16-8及表16-9得：取；由于轴向力的影响可以忽略不计，即，取X=1，Y=0.则当量动载荷，转速n2=428.03r/min，H=56000小时，。所需的径向基本动载荷值：Cr=10799.5选6214型深沟球轴承符合要求联轴器的选择计算依据及过程计算结果轴与链相连不需用联轴器；轴与电动机相连需选用合适的联轴器。考虑此运输机的功率不大，工作平稳，考虑结构简单、安装方便，故选择弹性柱销联轴器。计算转矩按下式计算：式中 T名义转矩；Nmm； KA工作情况系数；取KA=1.5，则：输出轴的转速为输入轴输入段直径为 d=40mm。根据机械设计课程上机与设计书上续表14-5：可选择HL2型弹性联轴器。第七章 减速器润滑与密封 计算依据及过程计算结果1）、润滑：齿轮圆周速度，采用油池润滑，圆柱齿轮浸入油的深度约一个齿高，大齿轮的齿顶到油底面的距离3060mm。选择油面的高度为40mm。并考虑轴承的润滑方式，计算：输入轴：；输出轴：；所以选用脂润滑，润滑脂的加入量为轴承空隙体积的，采用稠度较小润滑脂。2）、密封：为了防止润滑油或脂漏出和箱体外杂质、水及灰尘等侵入，减速器在轴的伸出处、箱体的结合面处和轴承盖、窥视孔及放油孔与箱体的结合面处需要密封。轴伸出处的滚动轴承密封装置采用毛毡圈密封，其中输入轴按密封圈密封处直径：，选择毛毡圈尺寸：。输出轴按密封圈密封处直径：选择毛毡圈尺寸：第八章、减速器附件选择计算依据及过程计算结果（1）轴承端盖轴承端盖全部采用外装式轴承端盖（根据机械设计课程上机与设计：表13-4与表15-3）1）、输入轴的轴承端盖：轴承外径100，螺栓直径，端盖上螺栓数目4；，2）、输出轴的轴承端盖： 轴承外径130，螺栓直径，端盖上螺栓数目4；， （2）通气器减速器工作时，由于箱体内部温度升高，气体膨胀，压力增大，使得箱体内外压力不等。为使箱体内受热膨胀的气体自由排出，以保持箱体内外压力平衡，不致使润滑油沿分箱面或轴伸密封件处向外渗漏，需要顶部或直接在窥视孔盖板上设置通气器。本设计将通气器安装在窥视孔盖板上。选用通气帽(根据机械设计课程上机与设计：表15-5）。（3）窥视孔窥视孔用于检查传动零件的啮合、润滑及齿轮损坏情况，并兼做注油孔，可向减速器箱体内注入润滑油，观察孔应设置在减速器箱盖上方的适当位置，以便直接进行观察并使手能伸入箱体内进行操作，平时观察孔用盖板盖住。窥视孔孔盖的结构尺寸(根据机械设计课程上机与设计：表15-8）：100mm 140mm 120mm 箱体宽-（15-20） M6 4个6h10mm（4）油标为指示减速器内油面的高度符合要求，以便保持箱内正常的油量，在减速器箱体上需设置油面指示装置。本设计选用长形油标，油标尺中心线与水平面成45度，注意加工油标凸台和安装油标时，不与箱体凸缘或吊钩相干涉。油标选择A80 GB1161(根据机械设计课程上机与设计：表15-10）.（5）放油孔及放油螺塞为排放减速器箱体内油污和便于清洗箱体内部，在箱座油池的最低处设置放油孔，箱体内底面做成斜面、向放油孔方向倾斜1度到2度，油孔附近作成凹坑，以便污油排尽。平时用放油螺塞将放油孔堵住圆柱螺纹油塞自身不能防止露油，在六角头与放油孔接触处加油封垫片。螺塞直径为减速器壁厚22.5倍。选取M221.5(根据机械设计课程上机与设计：表15-5）。（6）定位销对由箱盖和箱座通过联接而组成的剖分式箱体，为保证其各部分在加工及装配时能够保持精确位置，特别是为保证箱体轴承座孔的加工精度及安装精度，并保证减速器每次装拆后轴承座的上下半孔始终保持加工时的位置精度，在箱体与箱座的联接凸缘上设置两个定位销。定位销孔是在减速器箱盖与箱座用螺栓连接紧固后，镗销轴承孔之前加工。定位销直径取凸缘连接螺栓直径的0.8倍。取定位销直径为10。（7）启盖螺钉由于装配减速器时在箱体剖分面上涂有密封